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波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標的控制方法

文檔序號:8225186閱讀:639來源:國知局
波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線座在傾斜狀態(tài)下波束指向目標的控制方法,屬于通信技術領域。
【背景技術】
[0002] 在天線通信系統(tǒng)中,天線波束是否可以快速精確的指向目標是一個非常重要的問 題。天線波束指向的控制原理是通過信標接收機捕獲目標的信標信號,然后讀取與信標信 號強度成正比的直流電壓,根據(jù)此直流電壓值驅動天線伺服控制系統(tǒng),完成天線波束指向 的控制。
[0003] 采用天線通信大多是在平地上進行的,現(xiàn)有的天線波束指向控制技術也是基于平 地上的天線控制,而結合實際應用,我們很容易會發(fā)現(xiàn)這里會存在一個問題:在需要緊急通 信的情況下,若地勢不平坦,還是按照平地上的波束指向控制方法進行自動跟蹤,很難快速 跟蹤到目標信號,甚至跟蹤不到目標信號或者出現(xiàn)誤跟蹤等情況。為了解決以上問題,需要 在天線平地波束指向的控制方法中引入判斷天線姿態(tài)的思想。通過判斷天線的姿態(tài),引入 天線在向左傾斜狀態(tài)下波束指向的控制方法和向右傾斜狀態(tài)下波束指向的控制方法,從而 達到快速有效控制的效果。

【發(fā)明內容】

[0004] 技術問題:本發(fā)明針對上述現(xiàn)有的天線座波束指向控制方法的不足,提出了一種 可以判斷天線姿態(tài),從而分別調用不同傾斜狀態(tài)下的波束指向控制方法,對場地要求大大 降低、方便天線系統(tǒng)的搭建和移動,提高了搜索效率,可以實現(xiàn)穩(wěn)定的目標跟蹤。
[0005] 技術方案:現(xiàn)有的波束指向控制方法是基于平地狀態(tài)下的控制方法,而這種方法 在實際應用中會遇到問題,在地勢不平坦情況下很難快速跟蹤到目標甚至跟蹤不到或出現(xiàn) 誤跟蹤的情況。為了解決這一問題,本發(fā)明在平地波束指向的控制機制基礎上引入判斷天 線姿態(tài)的思想,通過判斷天線姿態(tài),分情況進行波束指向的控制。若天線座在水平狀態(tài)下, 采用現(xiàn)有的螺旋式跟蹤方法;若天線座在向左傾斜狀態(tài)下,采用向左傾斜狀態(tài)下的螺旋式 跟蹤方法,假如向右傾斜,采用向右傾斜狀態(tài)下的螺旋式跟蹤方法。這是本發(fā)明的第一個發(fā) 明點。傾斜狀態(tài)不會改變天線的方位和極化角,只會改變天線的俯仰角,本發(fā)明計算出了在 傾斜狀態(tài)下的俯仰角度,對天線的俯仰角度進行了修正,簡化了天線波束指向的控制,這是 本發(fā)明的第二個發(fā)明點。
[0006] 本發(fā)明的波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標的控制方法,包括以下步驟:
[0007] 步驟一、系統(tǒng)進行初始化,檢測傾斜儀、信標接收機、GPS、限位器和極化電位器的 狀態(tài);
[0008] 步驟二、天線座控制天線走到設定好的限位位置,并以此位置作為方位、俯仰運行 角度的參考點;
[0009] 步驟三、讀取GPS數(shù)據(jù)獲得天線座所在位置的經(jīng)煒度信息,從數(shù)據(jù)庫中獲取波束 指向目標的經(jīng)煒度,讀取傾斜儀數(shù)據(jù)獲得天線座與水平面間的夾角,設置極化方式和信標 頻率;
[0010] 步驟四、根據(jù)天線的經(jīng)煒度和波束所指向目標的經(jīng)煒度,計算天線對準目標的理 論方位、俯仰和極化角度,轉動天線至理論方位、俯仰和極化角度,根據(jù)讀取的傾斜儀數(shù)據(jù) 判斷天線姿態(tài),若天線座在水平狀態(tài)下,直接進入步驟五;否則根據(jù)以下公式確定天線當前 位置的實際俯仰角,并根據(jù)所述實際俯仰角與理論俯仰角的差值,轉動天線至天線當前位 置與水平面的夾角等于理論俯仰角后進入步驟五:
[0011]
【主權項】
1. 一種波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標的控制方法,其特征在于,該方法包括 以下步驟: 步驟一、系統(tǒng)進行初始化,檢測傾斜儀、信標接收機、GPS、限位器和極化電位器的狀 態(tài); 步驟二、天線座控制天線走到設定好的限位位置,并以此位置作為方位、俯仰運行角度 的參考點; 步驟三、讀取GPS數(shù)據(jù)獲得天線座所在位置的經(jīng)煒度信息,從數(shù)據(jù)庫中獲取波束指 向目標的經(jīng)煒度,讀取傾斜儀數(shù)據(jù)獲得天線座與水平面間的夾角,設置極化方式和信標頻 率; 步驟四、根據(jù)天線的經(jīng)煒度和波束所指向目標的經(jīng)煒度,計算天線對準目標的理論方 位、俯仰和極化角度,轉動天線至理論方位、俯仰和極化角度,根據(jù)讀取的傾斜儀數(shù)據(jù)判斷 天線姿態(tài),若天線座在水平狀態(tài)下,直接進入步驟五;否則根據(jù)以下公式確定天線當前位置 的實際俯仰角,并根據(jù)所述實際俯仰角與理論俯仰角的差值,轉動天線至天線當前位置與 水平面的夾角等于理論俯仰角后講入步驟石:
其中,Φ:為天線的實際俯仰角,α為傾斜儀感應軸與天線軸的夾角,γ為傾斜儀讀出的 橫滾角,β為傾斜儀讀出的俯仰角; 步驟五、進行目標信號的搜索:天線在理論位置的左右α角度、上下β角度范圍內勻 速轉動,信標接收機不斷采集目標信號電平,直至接收機采集到的信號電平大于設定的門 限值時,說明已經(jīng)搜索到目標,進入步驟六; 步驟六、通過傾斜儀獲得天線姿態(tài),若在水平姿態(tài)下,則直接進行現(xiàn)有的螺旋式跟蹤, 否則,采用以下改進的螺旋式跟蹤方法進行跟蹤:判斷天線姿態(tài),若天線座處于左傾斜狀 態(tài),則采用左傾斜狀態(tài)下的螺旋式跟蹤方法,即按照左上右下的順時針順序進行跟蹤,若處 于右傾斜狀態(tài),則采用右傾斜狀態(tài)下的螺旋式跟蹤方法,即按照左下右上的逆時針順序進 行跟蹤。
2. 根據(jù)權利要求1所述的波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標的控制方法,其特征 在于,所述步驟五中α的取值范圍為:〇< α <30°,β的取值范圍為:0< β <5°。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標的控制方法,其 特征在于,所述步驟五中的門限值根據(jù)以下公式確定: Threshold = AGCNoise+Thred*0. 9, 其中,AGCNoise為采集的背景噪聲最大值,所述背景噪聲是天線偏離目標時采集某個 頻段的能量值,Thred為參數(shù)設置的門限。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種波束在天線座傾斜狀態(tài)下精確指向目標的控制方法,包括在傾斜狀態(tài)下實現(xiàn)初始化、搜索和跟蹤過程。初始化過程包括系統(tǒng)自檢、參數(shù)設置。搜索過程包括天線走理論位置、修正天線俯仰角度以及天線在此位置附近搜索目標信號。跟蹤過程采用改進的螺旋式跟蹤方法,即在地勢不平坦或天線座被移動的情況下也可以控制天線波束精確指向目標的方法?,F(xiàn)有技術僅能實現(xiàn)水平狀態(tài)下的快速瞄準和跟蹤目標,在實際應用過程中存在一定的局限性。本發(fā)明提出了一種可以在傾斜狀態(tài)下進行波束精確指向的控制方法,這種方法對場地的要求大大降低且對目標的搜索更加精確。
【IPC分類】H01Q3-02, H01Q21-00
【公開號】CN104538745
【申請?zhí)枴緾N201410753862
【發(fā)明人】樊娜, 余亞飛, 萬冰, 謝繼東
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月10日
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